從化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的角度解析和認(rèn)識高考實驗題
——以“江蘇省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試”實驗題為例

江蘇 董擁軍

高考評價體系主要由“一核”“四層”“四翼”三部分內(nèi)容組成。其中，“一核”為核心功能，即“立德樹人、服務(wù)選才、引導(dǎo)教學(xué)”，是對素質(zhì)教育中高考核心功能的概括，回答“為什么考”的問題；“四層”為考查內(nèi)容，即“核心價值、學(xué)科素養(yǎng)、關(guān)鍵能力、必備知識”，是素質(zhì)教育目標(biāo)在高考中的提煉，回答“考什么”的問題；“四翼”為考查要求，即“基礎(chǔ)性、綜合性、應(yīng)用性、創(chuàng)新性”，是素質(zhì)教育的評價維度在高考中的體現(xiàn)，回答“怎么考”的問題。同時，高考評價體系還規(guī)定了考查載體——情境，以此承載考查內(nèi)容，實現(xiàn)考查要求。

筆者通過對2020年及2021年江蘇省高考試卷的結(jié)構(gòu)對比，歸納如下表所示。

新舊試卷結(jié)構(gòu)比較

從表中可以發(fā)現(xiàn)江蘇省2021年高考試卷中關(guān)于化學(xué)實驗的考查發(fā)生了重大變化，由原本的“側(cè)重化學(xué)計算、側(cè)重實驗探究”變?yōu)?021年高考化學(xué)試卷的“化學(xué)實驗與計算”。2021年高考試卷中化學(xué)實驗部分除了考查學(xué)生化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識和基本技能、評價不同類型化學(xué)實驗及探究活動的核心思路與基本方法外，還重點考查了學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，尤其是將化學(xué)實驗與計算結(jié)合起來進(jìn)行考查。化學(xué)實驗不是單純的物質(zhì)變化和現(xiàn)象特征的變化，更伴隨著物理量的變化。反應(yīng)有關(guān)的多種物理量必然伴隨著化學(xué)變化而產(chǎn)生不易察覺的變化，只有秉承嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神，才能發(fā)現(xiàn)這些變化的物理量之間的內(nèi)在聯(lián)系。而化學(xué)計算也不同于數(shù)學(xué)計算，它是建立在化學(xué)實驗的基礎(chǔ)之上的，不是純粹的數(shù)學(xué)計算，還包含化學(xué)反應(yīng)原理相關(guān)知識。

學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)科育人價值的集中體現(xiàn)，是學(xué)生通過學(xué)科學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力。化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”等5個方面。

化學(xué)實驗是研究和學(xué)習(xí)物質(zhì)及其變化的基本方法，是科學(xué)探究的一種重要途徑?？茖W(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實踐活動?？茖W(xué)探究過程包括發(fā)現(xiàn)問題和提出假設(shè)、設(shè)計方案、實施實驗、獲取證據(jù)、分析解釋或建構(gòu)模型、形成結(jié)論及評價等核心要素。理解從問題或假設(shè)出發(fā)確定研究目的、依據(jù)研究目的設(shè)計方案、基于證據(jù)進(jìn)行分析和推理等對于科學(xué)探究的重要性。學(xué)會物質(zhì)檢驗、分離、提純和溶液配制等化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識和基本技能。研究物質(zhì)性質(zhì)，探究反應(yīng)規(guī)律，進(jìn)行物質(zhì)分離、檢驗和制備等不同類型化學(xué)實驗及探究活動的核心思路與基本方法。體會實驗條件控制對完成科學(xué)實驗及探究活動的作用。發(fā)展學(xué)生對化學(xué)實驗探究活動的好奇心和興趣，養(yǎng)成注重實證、嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，增強(qiáng)合作探究意識，養(yǎng)成獨立思考、敢于質(zhì)疑和勇于創(chuàng)新的精神。筆者以江蘇省2021年普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試中的有關(guān)實驗的試題為例，進(jìn)行深入的分析，以期給廣大教師提供參考。

一、評價學(xué)生對化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識和基本技能的掌握

化學(xué)知識是解決實際問題、完成測試任務(wù)不可或缺的工具。高考考查要求學(xué)生能設(shè)計常見物質(zhì)制備、分離、提純、檢驗等簡單任務(wù)的方案，能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的視角說明物質(zhì)轉(zhuǎn)化的路徑；要求學(xué)生運用已有的化學(xué)實驗基礎(chǔ)知識和基本技能及從試題中領(lǐng)悟到的相關(guān)知識來解決所提出的問題。如例1所示：

【例1】(2021·江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試·3)下列由廢銅屑制取CuSO4·5H2O的實驗原理與裝置不能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?/p>

( )

甲

乙

丙

丁

A.用裝置甲除去廢銅屑表面的油污

B.用裝置乙溶解廢銅屑

C.用裝置丙過濾得到CuSO4溶液

D.用裝置丁蒸干溶液獲得CuSO4·5H2O

【參考答案】D

二、評價學(xué)生面對化學(xué)實驗及探究活動時的核心思路與基本方法

“實踐探究”是指學(xué)習(xí)者在面對生活實踐或?qū)W習(xí)探索問題情境時，組織整合相應(yīng)的知識與能力、運用不同的技術(shù)方法進(jìn)行各種操作活動以解決問題的綜合品質(zhì)，是個體改造世界的核心品質(zhì)，是完成認(rèn)知學(xué)習(xí)和實踐的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。認(rèn)識化學(xué)科學(xué)研究需要實證與推理，注重宏觀與微觀的聯(lián)系，能依據(jù)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析和推理，得出合理的結(jié)論，并對實驗結(jié)果進(jìn)行反思，說明證據(jù)和結(jié)論之間的關(guān)系。

【例2】(2021·江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試·11)室溫下，通過下列實驗探究NaHCO3、Na2CO3溶液的性質(zhì)。

實驗1：用pH試紙測量0.1 mol·L-1NaHCO3溶液的pH，測得pH約為8

實驗2：將0.1 mol·L-1NaHCO3溶液與0.1 mol·L-1CaCl2溶液等體積混合，產(chǎn)生白色沉淀

實驗3：向0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中通入CO2，溶液pH從12下降到約為9

實驗4：向0.1 mol·L-1Na2CO3溶液中滴加新制飽和氯水，氯水顏色褪去

下列說法正確的是

( )

【參考答案】C

室溫下：Ka1(H2CO3)=4.3×10-7、Ka2(H2CO3)=5.6×10-11、Ksp(CaCO3)=2.8×10-9

本題通過對電離平衡、水解平衡、沉淀溶液平衡等移動的分析，考查學(xué)生的微粒觀、平衡觀和守恒觀；結(jié)合實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)等證據(jù)素材，引導(dǎo)學(xué)生形成認(rèn)識水溶液中離子反應(yīng)與平衡的基本思路，能解釋證據(jù)與結(jié)論之間的關(guān)系，確定形成科學(xué)結(jié)論所需要的證據(jù)和尋找證據(jù)的途徑；能認(rèn)識化學(xué)現(xiàn)象與模型之間的聯(lián)系，能運用多種認(rèn)識模型來描述和解釋物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，預(yù)測物質(zhì)及其變化的可能結(jié)果；能依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型，建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架。發(fā)展學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)思維能力。

三、評價學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神

試題需能評價學(xué)生是否具有嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度，能尊重事實和證據(jù)，具有探索未知、崇尚真理的意識，考查學(xué)生能否從問題和假設(shè)出發(fā)，依據(jù)探究目的，設(shè)計并優(yōu)化探究方案，運用化學(xué)實驗等方法進(jìn)行實驗探究，能對觀察記錄的信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論，能運用已有知識和方法綜合分析化學(xué)反應(yīng)過程的各種影響，權(quán)衡利弊，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新。

【例3】(2021·江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平選擇性考試·17)以軟錳礦粉(含MnO2及少量Fe、Al、Si、Ca、Mg等的氧化物)為原料制備電池級MnO2。

(1)浸取。將一定量軟錳礦粉與Na2SO3、H2SO4溶液中的一種配成懸濁液，加入到三頸瓶中(如圖1)，70℃下通過滴液漏斗緩慢滴加另一種溶液，充分反應(yīng)，過濾。滴液漏斗中的溶液是________；MnO2轉(zhuǎn)化為Mn2+的離子方程式為

。

圖1

(3)制備MnCO3。在攪拌下向100 mL 1 mol·L-1MnSO4溶液中緩慢滴加1 mol·L-1NH4HCO3溶液，過濾、洗滌、干燥，得到MnCO3固體。需加入NH4HCO3溶液的體積約為________。

圖2

為獲得較高產(chǎn)率的MnO2，請補(bǔ)充實驗方案：取一定量MnCO3置于熱解裝置中，通空氣氣流，

，

固體干燥，得到MnO2。(可選用的試劑：1 mol·L-1H2SO4溶液、2 mol·L-1HCl溶液、BaCl2溶液、AgNO3溶液)。

(2)100

(3)200 mL

(4)加熱到450℃分解一段時間，將冷卻后的固體邊攪拌邊加入至一定量1 mol·L-1稀H2SO4中，加熱，充分反應(yīng)后過濾，洗滌，取最后一次洗滌濾液加鹽酸酸化的BaCl2溶液，若溶液不出現(xiàn)渾濁，過濾

室溫下Ka2(H2CO3)=5.6×10-11、Ksp(MnCO3)=9×10-11

室溫下Ka1(H2CO3)=4.3×10-7、Ka2(H2CO3)=5.6×10-11、Ksp(MnCO3)=9×10-11

①畫從MnCO3制備MnO2的大體流程：

②控制實驗條件以完成實驗及探究活動：熱解對溫度的選擇——通過對圖像的分析得出應(yīng)選擇450℃；酸化時要求所用酸的選擇——Mn2O3氧化性強(qiáng)于Cl2，所以應(yīng)選擇1 mol·L-1H2SO4溶液；